(57)【要約】【課題】プラズマ処理を行う際に、電極周辺部材の消耗による製造コスト増を抑える。【解決手段】反応室中に設置され基板１２を載置可能な構成を有する電極と、電極を囲んで取り付けられた電極周辺部材１７とを備え、電極によりプラズマを発生させて基板１２を処理するプラズマ処理装置であって、電極周辺部材１７は基板１２に沿って回転可能とした。これにより、電極周辺部材１７の消耗度合いを均一化することができ、プラズマの異常の回避による安定した半導体装置の製造と半導体製造装置の管理維持のためのコスト低減を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室中に設置され基板を載置可能な構成を有する電極と、前記電極を囲んで取り付けられた電極周辺部材とを備え、前記電極によりプラズマを発生させて前記基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記電極周辺部材は前記基板に沿って回転可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置を用いて基板のプラズマ処理を行う際、電極周辺部材を前記基板に沿って回転し、前記基板に形成したノッチあるいはオリエンテーションフラットと対応する前記電極周辺部材の位置を変えて前記基板をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
電極周辺部材は、基板をプラズマ処理した後、次の基板を処理する前に回転する請求項２記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体製造装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法に係わり、さら詳述するとプラズマを用いたドライエッチング装置等のプラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路製造において、反応室にガスを流入しそのガスをプラズマ化させて処理を行うプラズマ加工技術は、現在の高集積化が進む半導体デバイスを微細加工する為には欠かせない技術である。図５にドライエッチング装置の反応室の構造を示す。同図が示す通り、電極に高周波電圧を印加しプラズマを発生させて半導体基板１２の処理中は、加工に用いられるプラズマ１０に反応室内部材である、下部電極周辺部材１１や下部電極１３がさらされることになる。その加工に用いるプラズマ１０によって半導体基板１２が処理されるとともに反応室内部材１１，１３も同時にエッチングされ、その部材の消耗が進む。
【０００３】
図６は一般に使用されている下部電極周辺部材１１と半導体基板１２を、ドライエッチング装置に設置された状態において上方から見る図である。１２が半導体基板で、１１が下部電極周辺部材である。このような部材では半導体基板１２の切り欠き部であるノッチ部１から消耗しやすい。１４は下部電極周辺部材１１の消耗の激しい部分（局所消耗部分）を示している。
【特許文献１】特表２００１−５２５９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この現象はプラズマ加工技術を用いる場合、回避することができない。消耗は部材からの発塵やプラズマの異常を発生させる要因となるため、消耗した部材を交換することにより反応室の安定を保つ必要がある。しかし部材を交換するという作業を有する保守作業は、高頻度で行うと生産において半導体製造装置の稼働率低下につながる。また局所的に下部電極周辺部材の消耗が進むと、本来その部材が持つ寿命に達する前に交換が必要となる場合がある。このことにより部材交換を有する保守作業が高頻度で行われることになり、半導体製造装置の稼働率低下につながる。また本来部材が持つ寿命まで使用ができていないため、製造コスト増にもつながる。
【０００５】
上記に示すように下部電極周辺部材の消耗は半導体製造装置の稼働率に連動しており、製造コスト増にもつながる。また消耗度合いによってはプラズマの異常を引き起こし、プロセス的にも悪影響を及ぼし半導体装置の歩留りを低下させる要因になる。それを回避するためにも下部電極周辺部材の消耗を防止する必要がある。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、上記課題を確実に解決することであり、プラズマ処理を行う際に、電極周辺部材の消耗による製造コスト増を抑えるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためにこの発明の請求項１記載のプラズマ処理装置は、反応室中に設置され基板を載置可能な構成を有する電極と、前記電極を囲んで取り付けられた電極周辺部材とを備え、前記電極によりプラズマを発生させて前記基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記電極周辺部材は前記基板に沿って回転可能とした。
【０００８】
請求項２記載のプラズマ処理方法は、請求項１記載のプラズマ処理装置を用いて基板のプラズマ処理を行う際、電極周辺部材を前記基板に沿って回転し、前記基板に形成したノッチあるいはオリエンテーションフラットと対応する前記電極周辺部材の位置を変えて前記基板をプラズマ処理する。
【０００９】
請求項３記載のプラズマ処理方法は、請求項２記載のプラズマ処理方法において、電極周辺部材は、基板をプラズマ処理した後、次の基板を処理する前に回転する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の請求項１記載のプラズマ処理装置によれば、電極周辺部材は基板に沿って回転可能としたので、基板に形成したノッチあるいはオリエンテーションフラットと対応する電極周辺部材の位置を変えて基板をプラズマ処理することができる。これにより、電極周辺部材の消耗度合いを均一化することができ、プラズマの異常の回避による安定した半導体装置の製造と半導体製造装置の管理維持のためのコスト低減を行うことができる。
【００１１】
この発明の請求項２記載のプラズマ処理方法によれば、請求項１記載のプラズマ処理装置を用いて基板のプラズマ処理を行う際、電極周辺部材を基板に沿って回転し、基板に形成したノッチあるいはオリエンテーションフラットと対応する電極周辺部材の位置を変えて基板をプラズマ処理するので、ある所定の処理枚数後に電極周辺部材を回転させることにより、電極周辺部材の消耗度合いを均一化することができる。これにより、プラズマの異常を回避してプロセスの安定化が得られ、安定した半導体装置を製造することができると同時に電極周辺部材の消耗を防止することができ製造コスト低減を可能とする。
【００１２】
請求項３では、電極周辺部材は、基板をプラズマ処理した後、次の基板を処理する前に回転するので、基板を処理すると同時に局所的に消耗される電極周辺部材を回転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の参考例１を図１に基づいて説明する。図１はこの発明の参考例１の半導体基板のプラズマ処理装置に用いられる下部電極周辺部材を示す概略平面図である。下部電極周辺部材を除く全体構成は図５と同様である。すなわち、ドライエッチング装置などの反応室９中に設置され半導体基板１２を載置可能な構成を有する下部電極１３と、下部電極１３を囲んで取り付けられた下部電極周辺部材１５とを備え、下部電極１３によりプラズマを発生させて半導体基板１２を処理する。
【００１４】
図１は、反応室において、下部電極１３上に半導体基板１２と共に下部電極周辺部材１５をセットした状態を示している。下部電極周辺部材１５は、リング状部分と局所的に分離することが可能である部分２を有することを特徴とする。この分離可能の部分２は半導体基板１２に形成したノッチ部１あるいはオリエンテーションフラットに隣接する。この場合、図１に示された部分２には、リング形状の下部電極周辺部材１５と同質の材料を用いている。
【００１５】
ところで、ドライエッチング装置の反応室において、半導体基板処理時と同じプラズマを発生させ、下部電極周辺部材１５の表面を確認したところ、半導体基板のノッチ部１、あるいは図示していないが、ノッチの代わりにオリエンテーションフラットを形成した半導体基板１２のオリエンテーションフラット部に隣接する部分において、従来形状の下部電極周辺部材１５のリング状部分、および局所的に分離可能である台形状の下部電極周辺部材１５の部分２共に、図６に示すような局所的に消耗が確認された。従来は図６に示すように局所的な消耗により、下部電極周辺部材を交換していたが、本参考例では図１のように局所的に消耗する部分２が分離することが可能であることにより、その部分２のみを交換し、下部電極周辺部材１５の他の部位は交換する必要がなくなり、交換周期の延命が可能なった。
【００１６】
また、上記構成のプラズマ処理装置を用いて基板のプラズマ処理を行う際、半導体基板１２を所定枚数プラズマ処理した後、電極周辺部材１５の分離可能な部分２のみを交換し、次の半導体基板１２のプラズマ処理を続行する。
【００１７】
この結果、具体的にドライエッチング装置に適用した結果によると、下部電極周辺部材１５のリング状部分の寿命は従来と比較し、約１０倍となった。分離部の寿命は当然のことながら従来と同等である。コストの面では、下部電極周辺部材全体の交換コストは約２５％削減されることとなった。
【００１８】
この発明の参考例２を図２に基づいて説明する。図２はこの発明の参考例２の半導体基板のプラズマ処理装置に用いられる下部電極周辺部材を示す概略平面図である。参考例１と同様に下部電極周辺部材を除く全体構成は図５と同様である。
【００１９】
図２は、下部電極周辺部材１６の中央にウエハを設置した配置になっている。下部電極周辺部材１６の材質には、従来ＳｉＮを用いていたが、耐プラズマ性の向上を目的とし、本発明の参考例２における下部電極周辺部材１６はＳｉＣ（シリコンカーバイド）からなっている。
【００２０】
上記構成のプラズマ処理装置を用いて、ノッチ部１あるいはオリエンテーションフラットを形成した半導体基板１２のプラズマ処理を行う。この際、下部電極周辺部材１６を半導体基板処理時プラズマ中にさらし、従来のＳｉＮとＳｉＣとの消耗度合いの比較を行った。ＳｉＮ製下部電極周辺部材は、あるプラズマ条件で累積放電時間２４０時間で消耗により交換を行っていたのに対して、ＳｉＣ製下部電極周辺部材１６は上記時間では交換までに至らない消耗度合いであった。さらにＳｉＣ製の下部電極周辺部材１６をプラズマにさらし続けたところ、ＳｉＮ製の下部電極周辺部材の約２．２倍である累積放電時間５３０時間で、交換が必要となる消耗度合いを確認した。結果として、下部電極周辺部材の材質をＳｉＣにすることにより、その下部電極周辺部材１６の交換周期が２倍以上となり、下部電極周辺部材の消耗の防止を達成した。
【００２１】
この発明の第１の実施の形態を図３および図４に基づいて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）はこの発明の第１の実施の形態の半導体基板処理方法を示す説明図であり、下部電極周辺部材１７を回転させてウエハ１２との相対的位置関係を変化させた場合の消耗度合いの径時変化を示す。参考例１と同様に下部電極周辺部材１７を除く全体構成は図５と同様である。
【００２２】
このプラズマ処理装置を用いて電極によりプラズマを発生させて半導体基板１２のプラズマ処理を行う際、図３に示すように、電極周辺部材１７を半導体基板１２に沿って回転し、半導体基板１２に形成したノッチあるいはオリエンテーションフラットと対応する電極周辺部材１７の位置を変えて半導体基板１２をプラズマ処理する。また、図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態と比較するために従来の下部電極周辺部材を用いた半導体基板処理方法の説明図であって、ウエハ１２と下部周辺電極部材１１が常時固定されながら半導体基板処理時プラズマ中にさらされた場合の消耗度合いの経時変化を示している。
【００２３】
下部電極周辺部材を回転させない場合は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、下部電極周辺部材１１のノッチ部１あるいはオリエンテーションフラット部に対向する局所的な消耗部３が４，５と変化し、消耗が激しい。これに対して下部電極周辺部材を回転させることにより、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、下部電極周辺部材１７の消耗部６が７，８と消耗面積は大きくなるが均一に消耗されていくことが確認された。局所的に消耗が進むと半導体基板処理において、プロセス的な問題が発生する。プラズマの異常がその一つである。しかし下部電極周辺部材を、所定枚プラズマ処理する毎に回転させることにより、その部材の消耗が均一化されることが確認できた。これによりプロセスの安定化が得られ、安定した半導体集積回路装置の製造が可能となる。また本発明の方法では、下部電極周辺部材が均一に消耗し、図４のように局所的に大きく消耗する部分がなくなるので下部電極周辺部材の寿命も延命することができる。実験によると、８倍に寿命を延長することができた。
【００２４】
なお、電極周辺部材１７は、半導体基板１２をプラズマ処理した後、次の半導体基板１２を処理する前に回転してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、半導体装置の製造と半導体製造装置の管理維持のためのコスト低減を行うことができるという効果を有し、プラズマを用いたドライエッチング装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の参考例１の下部電極周辺部材を示す概略平面図である。
【図２】この発明の参考例２の下部電極周辺部材を示す概略平面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態の半導体基板処理方法を示す説明図である。
【図４】従来の下部電極周辺部材を用いた半導体基板処理方法の説明図である。
【図５】プラズマ反応室の構造を示す概略図である。
【図６】従来の下部電極周辺部材を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ノッチ部
２  分離可能の部分
３  消耗部
４  消耗部
５  消耗部
６  消耗部
７  消耗部
８  消耗部
９  反応室
１０  プラズマ
１１  下部電極周辺部材
１２  半導体基板
１３  下部電極
１４  局所消耗部分
１５  下部電極周辺部材
１６  下部電極周辺部材
１７  下部電極周辺部材
【図１】
2006245617.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006245617.tif 000006
【図５】
2006245617.tif 000007
【図６】
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